课程设计
题目三相桥式全控整流电路设计学院自动化学院
专业自动化
班级自动化0904班
姓名唐正霜
指导教师周颖
2012 年06 月23 日
课程设计任务书
学生姓名：唐正霜专业班级：自动化0904班
指导教师：周颖工作单位：自动化学院
题目：三相桥式全控整流电路的设计（带反电动势负载）
初始条件：
1．反电动势负载，E=60V，电阻R=10Ω，电感L无穷大使负载电流连续；
2．U2=220V，晶闸管导通角α=30°；
3．其他器件如晶闸管自己选取。
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作得及其技术要求，以及说明书撰写待具体要求）
1.主电路的设计及原理说明；
2.触发电路设计，每个开关器件触发次序及相位分析；
3.保护电路的设计，过流保护，过电压保护原理分析
4.各参数的计算（包括触发角的选择，输出平均电压，输出平均电流，输出有功功率
计算，输出波形分析）；
5.应用举例；
6.心得小结。
时间安排：
6月18日查阅资料
6月19日- 20日方案设计
6月21日- 22日馔写电力电子课程设计报告
6月23 日提交报告，答辩
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日
目录
写在前面
通过一学期的对《电力电子技术》的学习，我对电力电子中的基本电路如整流电路、逆变电路、DC/DC变换电路、交流电力控制电路等的工作原理及分析方法都有了比较深入的认识；对保护电路及电力电子器件的缓冲电路也了解了一些；也认识到了电力电子技术在当今社会各方面的广泛应用。但是，仅仅了解了书本上的理论知识而不会把它们应用到实际中去，这不能叫真正掌握了一门技术。只有学以致用、在实践中检验理论的正确性，才是学习的好方法。
随着实际应用中对电能的质量要求越来越高，对电能进行变换就显得非常必要。本文中所设计的三相全控整流电路正是在实际中应用非常广泛的一种变流电路，主要用于需要大功率的直流电的场合。对这个电路的设计，既可以帮助我巩固已经学过的电力电子技术的各方面的知识，也可以让我了解到在设计整个电力电子装置中所要面临的各种问题，并且可以在前人总结的经典电路的基础上实现一些小的创新。我相信，通过这次课程设计，一定可以锻炼我的思维能力和分析能力，对实践能力的提高也会有所帮助。
1 方案论证、设计思路及系统框图
根据任务书的要求，只要设计一个带反电势负载的三相桥式全控整流电路，对电路的带负载能力、输入与输出功率因数、谐波含有率及畸变等指标都未作出详细的规定。这为设计提供了很大的自由空间与灵活性。显然，针对以上要求，整个系统应该包括由功率器件组成的主电路、触发电路、控制电路、检测电路、隔离电路、保护及滤波电路组成，系统框图如图1-1所示。
主电路采用六个晶闸管组
成的三相桥式全控整流电路，触
发电路使用集成移相触发芯片
TC787及少数外围器件组成，用
霍尔元件检测流过负载的电流，图1-1 系统框图
主电路与信息电路采用变压器隔离方式。各个部分电路的原理将在以下的论述中逐一介
绍。
2 主电路原理及电路图
主电路采用如图2-1所示的拓扑结构。习惯将其中阴极连接在一起的3个晶闸管（1
VT、2
VT、6
VT）VT、5
VT）称为共阴极组，阳极连接在一起的3个晶闸管（4 VT、3
称为共阳极组。此外，一般希望晶闸管按从VT1至VT6的顺序导通，为此将晶闸管按图2-1所示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为1
VT、
VT、2
VT。
VT、6 VT，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的3个晶闸管分别为4
VT、5
3
从后面的分析可知，按此编号，晶闸管的导通顺序为6
VT-
VT
-
-
-
-。
VT
4
5
VT
3
2
VT
1VT
α，此时电路相当于有六个二极管组成为了便于分析，先假设晶闸管的触发角0
=
的三相不可控整流电路。对于共阴极组的3个晶闸管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对于共阳极组的3个晶闸管，则是阴极所接交流电压值最低（或者说负得最多）的一个导通。这样，任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个晶闸管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压，各个晶闸管的换相点均为自然换相点。
α，则每个晶闸管导通的条件不仅要求承受正向电压，若电路中晶闸管的触发角0
>
还要有适时地有足够强度的触发脉冲。每个晶闸管的触发导通点会推迟α角度。由于任务书中所要求的负载是反电势负载，且电感∞
L，因此负载电流连续。图中变压器二
=
次侧输出线电压为380V，Ω
=。
E60
=10
R，V
图2-1 主电路原理图
3 触发电路
晶闸管触发电路的作用时产生使晶闸管可靠导通的门极触发脉冲，确保晶闸管在需要的时刻由阻断变为导通，一般触发信号对于门极—阴极都是正极性的。触发信号必须满足以下要求：有足够大的功率；有足够的宽度，且前沿要陡；有足够的移相范围；抗干扰能力强，稳定性好。
3.1 触发电路的选择
表3-1-1 不同的晶闸管触发电路性能比较
三相桥式全控整流电路的触发电路一般有三种可选的方案，它们分别是由分立元件组成的触发电路、集成化晶闸管移相触发电路、数字化晶闸管移相触发电路。对于这三种电路拓扑的优缺点进行比较，如表3-1-1所示。
通过比较三种电路的优缺点，综合考虑各方面因素，本次设计中选用集成化晶闸管移相触发电路。通过比较各种集成芯片，最终决定选用高性能集成晶闸管移相触发器TC787。
3.2 触发电路原理
TC787是采用独有的先进IC工艺技术，并参照国外最新移相触发电路而设计开发的具有我国自主知识产权的单片集成电路，主要应用于三相晶闸管移相触发和三相电力晶体管脉宽调制电路。它是目前国内广泛流行的TCA785及KJ（或KC）系列移相触发电路的代换产品，具有功耗小、功能强、抗干扰性好、移相范围宽、外接元件少等特点。只用一片TC787外加少数器件即可实现三片TCA785或四片KJ系列的功能。TC787内
部集成了三个过零检测单元、三个锯齿波形成单元、三个比较器、一个脉冲发生器、一个抗干扰锁定电路、一个脉冲形成电路、一个脉冲分配电路，TC787的引脚功能分配如表3-2-1所示。
资料来源：李宏，《常用晶闸管触发器集成电路及应用》，科学出版社第67-68页。
TC787的典型应用电路如图3-2-1所示，这里只给出原理框图，具体的电路图请到附录中查看。
图3-2-1 TC787组成的触发电路原理简图
当TC787的引脚6接高电平时，芯片被设置为双窄脉冲工作方式。引脚7为与三相同步电压中a 相正半周及b 相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即VT6；引脚8为与三相同步电压中c 相正半周及b 相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即VT5；引脚9为与三相同步电压中c 相正半周及a 相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即VT4；引脚10为与三相同步电压中b 相正半周及a 相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即VT3；引脚11为与三相同步电压中b 相正半周及c 相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即VT2；引脚12为与三相同步电压中a 相正半周及c 相负半周对应的两个触发脉冲输出端，即VT1。
由电阻、电容组成的T 型网络一方面可以用来滤除同步电压上的干扰毛刺电压，增加抗干扰能力，二则根据主电路整流变压器与同步变压器的不同联结组别实现同步电压的移相，使输出触发脉冲更好的与晶闸管两极间电压实现相位同步。
4 开关器件触发次序及相位分析
六个晶闸管的触发脉冲按654321VT VT VT VT VT VT -----的顺序，相位依次相差
060；共阴极组1VT 、3VT 、5VT 的触发脉冲依次差0120，共阳极组4VT 、6VT 、2VT 的
触发脉冲也依次差0120；同一相上下两个桥臂，即1VT 与4VT 、3VT 与6VT 、5VT 与2VT ，触发脉冲相差0180。
本次设计中采用双脉冲触发方式，双脉冲的发生与分配完全由TC787内部集成的脉冲形成电路和脉冲分配电路完成，不需要用户另外再外加双脉冲形成芯片。这也是TC787集成电路的优点。
5 保护电路原理及电路图
5.1 过电压保护
过电压保护可以采用图6-2-1所示的阻容保护电路，该网络的RC 直接接于线路之间，平时支路中就有电流流动，电流流过电阻必然要使电阻发热，造成能量的损耗。为了克服这些缺点，可采用整流式阻容保护电路，阻容式保护电路如图5-1-1所示。
三相交流电经过二极管整流桥变为脉动直流电，通过2Re 给Ce 充电，电路正常工作（无过电压）时电容两端保持交流电的峰值电压，整流桥给电容回路提供微弱的电流，
以补充电容放电所损失的电荷。由于与Ce 并联的1Re 阻值很大，电容的放电速度非常慢，因此整流桥输出的 电流也非常小。一旦出 现过电压，过电压的能 量被电容吸收，只要Ce 的容量足够大，就可以 保证此时电容电压的数 值在允许范围之内，从 而也使电流电压不超过 额定值。过电压消失后， 电容经1Re 放电使两端 电压恢复到交流电正常
的峰值。由此可以看出， 图5-1-1 整流式阻容保护电路
1Re 越大整个电路的功耗越小，但过电压过后电容电压恢复到正常的时间也越长，因此1Re 的大小受到两次过电压最小时间间隔的限制。
另外，对于过电压的保护，除了以上介绍的方法之外，采用雪崩二极管、金属氧化物压敏电阻、硒堆和转折二极管（BOD ）等非线性元器件来限制或吸收过电压也是常用的措施。在这里就不再一一详述。
5.2过电流保护
在本次设计中采用了两种过电流保护的措施，一是在每个桥臂上串联一个快速熔断器，二是使用霍尔电流传感器的输出封锁触发信号。快熔是电力电子装置中应用最广泛的有效的保护措施，根据电路设计的要求来选择一定功率的快熔，基本上能满足要求。但快熔也存在缺点，它需要经常更换，而且不易整定它的参数。因此，设计中还采
用了霍尔电流传感器来检测负载中的过电流， 图5-2-1 用快熔作过电流保护电路图
+
一旦过电流超过了限定的值，霍尔传感器的输出即可封锁触发电路的脉冲输出。而且这种方案响应时间一般不大于1ms，速度快。图5-2-1所示是在整流桥每个桥臂上串联快熔的电路图。元器件具体参数的选择将在本文的第8部分进行详细的说明。
图5-2-2为用霍尔元件组成的过电流保护电路。适当调节RP20使比较器输入管3为某一确定的电压。当流过霍尔元件的电流超过它的额定值时，霍尔元件会输出一个电压，若这个电压能使比较器翻转，则比较器的输出端7会变高，Lock信号传到出触发芯片TC787，从而封锁触发脉冲，不再给晶闸管输出触发信号。
图5-2-2 用霍尔元件检测过电流
如果电路发生故障时，霍尔传感器输出为高使比较器翻转，Lock为高，封锁驱动信号，装置会停止运行；故障消失后，霍尔传感器输出为低是比较器再一次翻转，Lock 为低，装置由开始运行，而此时故障并未消除。这样装置会频繁地启、停，这是不利的情况。采用图5-2-2所示的电路能防止这种情况发生。图中比较器的输出端接一个二极管反馈到输入端组成自锁式保护电路，当霍尔传感器检测到故障而使比较器输出有效的Lock信号后，二极管立即正偏导通，由于二极管的钳位作用，无论检测的信号是否再变化，比较器的输出Lock总是保持为高。只有当维护人员停机检修成功后再启动方能正确运行。
6 缓冲电路及滤波网络
6.1缓冲电路
缓冲电路又叫吸收电路，在硬开关工作方式下，
增加缓冲电路是正确使用器件的有效措施。缓冲 电路的主要作用是抑制开关器件的dt du /、dt di /， 改变开关轨迹，减少开关损耗，使之工作在安全工 作区内。
常用的缓冲电路有耗能式缓冲电路和馈能式缓
冲电路。考虑到附加元器件的成本问题，本次设计 中使用耗能式缓冲电路。耗能式缓冲电路有开通缓
冲、关断缓冲、复合缓冲（前两者的结合），在这里 图6-1-1 复合缓冲电路 选用符合缓冲方式，电路图如图6-1-1所示。由于二极管s D 具有单向导电性，晶闸管关断时，s C 立即起作用，s C 两端的电压不能突变，使得。电感s L 抑制电流的上升率dt di /，
当晶闸管关断时，储存在电感s L 中的能量22
1m s I L 通过二级管s D 续流，其能量消耗在s D 和
电阻中。
6.2滤波电路
在变压器原边设置如图6-2-1所示
的RC 网络，可以对变压器一次侧输入 电流的三次谐波及三的倍数次谐波有一 定的滤除作用，可以在一定程度上提高 变流器的输入功率因数。
另外，在网侧阻容式RC 网络还有 抑制网侧瞬时过电压的作用。在网侧瞬 间受到过电压冲击时，过电压给电容充
电，在充电的的过程中，电阻消耗过电
压的能量。这样的RC 星型网络还可以 图6-2-1 网侧RC 星型网络 消除电路形成的寄生的震荡。
7 电路参数的计算
三相桥式全控整流电路中，整流输出电压d u 的波形在一个周期内脉动6次，且每次
脉动的波形相同，因此在计算其平均值时，只需对一个脉波（即1/6周期）进行计算即可。由于负载电感为无穷大，负载电流连续。以线电压的过零点为时间坐标的零点，可得整流输出电压连续时的平均值为
V U t td U U d 83.44530cos 22034.2cos 34.2)(sin 63/10
2
23/23/=??===?++αωωπαπαπ① 流过负载的电流平均值为
A R E U I d d 58.3810
60
83.445=-=-=
则流过晶闸管的电流平均值与有效值分别为
A I I d dVT 86.1258.3831
31=?==
，A I I d VT 28.2258.383
131=?==
流过变压器二次侧的电流有效值为
A I I d 50.3158.383
2
3
2
2=?==
将变压器二次侧的电流波形分解为傅里叶级数，可得基波因数和位移因数分别为
955.031≈==
πνI I ，827.030cos 09955cos 3
cos 011=?===απ
?λI I 整流器输出视在功率和有功功率分别为
VA I U S 2079050.312203322=??==，W I U P d d 12.1720058.3883.445=?==
功率因数为827.020790/12.17200/===S P Pf 。
8 元器件参数的计算与选型
8.1 晶闸管的选型
每个晶闸管承受的最大反向电压为V U 89.53862=，所选用的晶闸管的额定电压应为
①
本文中在计算详细数值时均依据初始条件中给出的Ω=∞====10,,60,220,3020R L V E V U α
。
V V U N 1617~107889.538)3~2(=?=。
当晶闸管触发角0=α时，通过晶闸管的电流最大。每个晶闸管的平均电流为
A R E U I VT 26.261060
22034.23
134.2312=-??=-=
所选用晶闸管的额定电流为
A A I N 0.34~1.2557.1/26.26)2~5.1(=?=
根据以上的计算结果，选用KP50普通螺栓型晶闸管，KP50的各项参数如表8-1-1。
资料来源：西安瑞星电力电子网站
由表8-1-1可以看出，KP50的额定电压可达到2000V ，额定电流为50A ，都符合要求。另外，换相电压临界上升率为300V/us ，门极触发电压为3V ，门极触发电流为200mA 。
8.2 主变压器的选型
当晶闸管的触发角0=α时，系统容量最大，
KVA I U S 5.2410
60
22034.23222033max 22max =-???
?== 主变压器容量必须大于24.5KV A 且二次侧输出的线电压为380V 。选择S9系列额定容量为30KV A 、6.3/0.4KV 级别的铜绕组低损耗电力变压器。
8.3 触发电路各元件的参数
触发电路选用集成移相触发芯片TC787，其外接电路各元件的参数值可参照有关技术手册选取，这里不再一一详细推导说明，仅将主要原器件的数值大小列在表8-3-1中。
电容24C 的大小决定脉冲的宽度，取值范围为3300pF ~0.01F μ，应该使用高精度的钽电容。在50Hz 时一般选F C μ01.024=，其脉冲宽度大约为0.5ms 。
8.4 阀侧整流式阻容保护电路参数
整流式阻容保护电路的电路图如图5-1-1所示。其中整流二极管可选用6个普通的整流管ZP5（正向平均电流为5A ），这里主要介绍电容Ce 及电阻1Re 和2Re 的选择。当变压器次级作星型连接时，电容Ce 及电阻1Re 、2Re 的计算公式①分别为
)(%
62
2
uF U S i Ce o ≥，6
141031Re 1031?≤≤?e e C C ，20Re Re 12= 其中%o i 为整流变压器激磁电流相对值，取2%，2U 为变压器二次侧相电压。代入数值可得uF Ce 44.7≥，Ω≤≤ΩK K 44800Re 4481。由于整流式阻容保护网络要吸收瞬时过电压，对Ce 的耐压要求一般较高，综合考虑各方面因素，选择Ce 为AC1000V10uF 的电解电容，1Re 为30000ΩK ，2Re =1500ΩK 。
8.5 快速熔断器的选型
整流器要求带反电势负载，在实际中一般为直流电动机，熔断器的选择要考虑到直流电动机的启动电流的冲击。考虑最坏的情况：晶闸管的触发角0=α，输出电压的平
均值最大，V U U d 8.51434.22max ==。直流电机直接启动瞬间，0=n ，电枢反电势0=E ，
由于电路中存在限流电阻，因此，最大启动电流为a
d s R R E
U I +-=max ，a R 为直流电机内部
等效电阻之和，往往可以忽略，所以A I s 5.45=。
在正常情况下通过每个晶闸管的最大电流有效值为A I s 3.263/=，考虑到电路中
①
具体推导过程请阅读参考文献【7】。
存在瞬态冲击电流，选用熔断器熔体额定电流为40A ，型号为RT0-100。
8.6 霍尔元件及其调理电路的参数
当晶闸管的触发角0=α时，负载中流过的最平均大电流为
A I d 5.4510
60
22034.2max =-?=
当流过负载的电流超过45.5A 时则视为不正常，此时应使保护电路动作。因此，可选择敏感电流为50A 的霍尔电流传感器。在这里选用CSP 通用电流传感器系列CSP050，它的各项参数如表8-6-1所示。由表可以看出，这种电流传感器的响应速度非常快，只要有过电流现象产生，传感器就能马上给出指令信号使其后的保护电路动作。
资料来源：《电子元件应用》2000年8月 第2卷 第8期 第24页
在霍尔元件后的调理电路选用比较器LM311，电路图如图5-2-2所示。LM311是一种高灵活性的电压比较器，可以用单电源或双电源供电，这里采用双电源供电方式。图
5-2-2中各元器件的参数可参照LM311的数据手册选取，这里给出参考值如下：
20R 、21R 、都取1/4W 、5ΩK 的色环电阻，电位器20RP 取5ΩK ，20C 、21C 、22C 、23C 都取104瓷片电容。
8.7 缓冲电路元器件参数
缓冲电路中用到的元器件主要有用于关断缓冲的电容s C 、用于开通缓冲的电感
s L 、二极管s D 及电阻s R 。晶闸管的开通时间取s t on μ4=，关断时间s t q μ200=①，开关
频率取可能的最大值Hz f 100=。晶闸管的电源电压为U=380V ，流过晶闸管的电流取I=16.7A 。则缓冲电容s C 和电感s L 的取值分别为
F s
U
It C q s μμ238092007.16292=???=
=
，mH s I Ut L on s 310207
.1694380292-?=???==μ
二极管s D 选用普通整流管ZP5（正向平均电流为5A ），电阻s R 不宜取太大，取Ω=5s R 。
8.8 网侧RC 星型吸收与滤波网络参数
①
开通时间与关断时间均取典型值。
电路图如图6-2-1所示，这里的RC 星型网络主要用来吸收电网瞬间过电压时的能量和滤除高次谐波，R 和C 的值都不宜取太大。这里取Ω=5k R ，nF C k 10=的高压瓷片电容。
9 仿真及波形分析
运行MATLAB 软件，使用Simulink 仿真环境，提取电路与器件模块。组成整个系统的主要模块有三相交流电源、三相晶闸管整流单元、电压与电流测量单元、反电势负载、示波器等。各单元的提取路径如表9-1所示。
表9-1 各模块提取路径
根据系统的结构对各单元进行连接，联接后的系统如图9-1所示。首先进行仿真参数的设置：仿真开始时间为0，停止时间设为0.1s ，选择ode23tb 算法。通过改变Constant1的值可以改变晶闸管的触发角。分别将触发角设置为不同的值可以得到不同的波形。
当0=α时的波形如图9-2所示。此时的整流桥相当于有二极管组成的三相不可控
-
-
--N
+
-
图9-1 MATLAB 仿真原理图
图9-2
0=α时的波形 图9-3 030=α时的波形
整流电路，各晶闸管在自然换相点处换相，输出电压波形在一个周期内脉动六次，此时输出电压平均值最大，V U U d 8.51434.22max ==。由于负载中电感为无穷大，负载电流为一稳定的值，其波形是一条直线。此时输入电流几乎为标准的正弦波，谐波含量少，输入功率因数较高。
图9-3是触发角060=α时的波形。负载上的电压平均值有所降低，
V U U d 8.44530cos 34.202==。负载上的电流依然为一稳定值，此时输入电流谐波含量
增多，输入电流波形中存在一些毛刺，输入功率因数下降。若加入滤波装置，这种情况狂会得到改善。
图9-4 0
90=α时的波形 图9-5 0
150=α时的波形
图9-4为090=α时的波形。
图9-5为0150=α时的波形，此时变流器工作在有源逆变状态。负载上的直流电源的能量通过变流器输送到电网中，这种情况不属于本次设计的考虑范围，故在这里不再
进行深入的分析。
10应用举例
在某种程度上，随着性能优良的电力MOSFET和IGBT的推广应用，特别是近年来IGBT的制造及应用技术的进一步成熟，晶闸管相控整流电路的应用似乎受到了限制。但是，由于晶闸管的耐高电压、大电流的能力在所有电力电子器件中具有无可比拟的的优势，因此，使用晶闸管作开关器件的三相全控整流电路一般用于大功率的场合。如电力机车的调速系统、大功率交流调压系统、谐振逆变器等应用场合都以晶闸管作为主要的开关器件。在这里主要介绍晶闸管在相控调速系统中的应用。晶闸管相控调速系统的原理框图如图10-1所示。
图10-1 晶闸管相控双闭环调速系统
这个系统采用转速、电流双闭环控制结构，两个调节器分别调节转速和电流，使用串级联接的方式。两个调节器都可以设计成PI调节器以达到无静差。
11总结及体会
通过这次课程设计，我了解到了整个电力电子装置的研制流程。在设计主电路、触发电路、保护电路等各个环节中，我不仅对书本上已经学过的知识温故知新，而且还学到了许多书本上没有的知识，对设计中各个环节的关键问题及注意事项都能大体地掌握，对某些难以确定的参数，通过查各方面的资料、与同学讨论等方式，基本上能很好地解决。经过一周的努力，我也基本上完成了设计要求，并在某些方面还能有所创新。
利用MATLAB软件提供的友好的仿真环境，可以方便地对设计的系统进行仿真，得出各种系统响应的波形，对更进一步地分析系统在各种状态下的工况都能有大体地掌握。特别是Simulink功能在复杂的具有各种控制策略的电力电子系统方面的仿真有很大的应用潜力。
当然，由于本人水平有限，在设计中难免会有不合理甚至不正确的地方，如遇到这种情况，还希望老师能提出批评建议，我会及时改正。同样也感谢老师对我们的辛勤指导。
参考文献
【1】王兆安等，《电力电子技术（第五版）》，机械工业出版社，2011.08
【2】李宏，《常用晶闸管触发器集成电路及应用》，科学出版社，2011.01
【3】杨荫福等，《电力电子装置及系统》，清华大学出版社，2011.02
【4】李传琦等，《电力电子技术计算机仿真实验》，电子工业出版社，2006.02【5】唐志平等，《供配电技术》，电子工业出版社，2007.06
【6】西安开尔泰电力电子制造有限公司，《晶闸管（可控硅）技术选型手册》【7】鲁友仙，《三相整流式阻容保护电路分析》，氯碱工业，1998第4期
【8】吕建林，《TC787集成电路在变流装置中的应用》，武汉冶金科技大学学报，1998.6
【9】易明珖，《CS系列线性霍尔电流传感器及其应用》，电子元器件应用，2000.8 【10】梁秀梅，《TC787触发块的特点及其在单晶炉控温中的应用》，电子工业专用设备，2001第1期第30卷
附录一电路图
电子技术课程设计一、课程设计目的： 1．电子技术课程设计是机电专业学生一个重要实践环节，主要让学生通过自己设计并制作一个实用电子产品，巩固加深并运用在“模拟电子技术”课程中所学的理论知识； 2．经过查资料、选方案、设计电路、撰写设计报告、答辩等，加强在电子技术方面解决实际问题的能力，基本掌握常用模拟电子线路的一般设计方法、设计步骤和设计工具，提高模拟电子线路的设计、制作、调试和测试能力； 3．课程设计是为理论联系实际，培养学生动手能力，提高和培养创新能力，通过熟悉并学会选用电子元器件，为后续课程的学习、毕业设计、毕业后从事生产和科研工作打下基础。 二、课程设计收获： 1.学习电路的基本设计方法；加深对课堂知识的理解和应用。 2.完成指定的设计任务，理论联系实际，实现书本知识到工程实践的过渡； 3.学会设计报告的撰写方法。 三、课程设计教学方式： 以学生独立设计为主，教师指导为辅。 四、课程设计一般方法 1. 淡化分立电路设计，强调集成电路的应用 一个实用的电子系统通常是由多个单元电路组成的，在进行电子系统设计时，既要考虑总体电路的设计，同时还要考虑各个单元电路的选择、设计以及它们之间的相互连接。由于各种通用、专用的模拟、数字集成电路的出现，所以实现一个电子系统时，根据电子系统框图，多数情况下只有少量的电子电路的参数计算，更多的是系统框图中各部分电子电路要正确采用集成电路芯片来实现。 2. 电子系统内容步骤： 总体方案框图---单元电路设计与参数计算---电子元件选择---单元电路之间连接---电路搭接调试---电路修改---绘制总体电路---撰写设计报告(课程设计说明书) （1）总体方案框图： 反映设计电路要求，按一定信息流向，由单元电路组成的合理框图。 比如一个函数发生器电路的框图： （2）单元电路设计与参数计算---电子元件选择： 基本模拟单元电路有：稳压电源电路，信号放大电路，信号产生电路，信号处理 电路（电压比较器，积分电路，微分电路，滤波电路等），集成功放电路等。 基本数字单元电路有：脉冲波形产生与整形电路（包括振荡器，单稳态触发器，施密特触发器），编码器，译码器，数据选择器，数据比较器，计数器，寄存器，存储器等。 为了保证单元电路达到设计要求，必须对某些单元电路进行参数计算和电子元件 选择，比如：放大电路中各个电阻值、放大倍数计算；振荡电路中的电阻、电容、振荡频率、振荡幅值的计算；单稳态触发器中的电阻、电容、输出脉冲宽度的计 算等；单元电路中电子元件的工作电压、电流等容量选择。
《电力电子技术》 课程设计报告 题目：基于Matlab的电力电子技术 仿真分析 专业：电气工程及其自动化 班级：电气2班 学号：Z01114007 姓名：吴奇 指导教师：过希文 安徽大学电气工程与自动化学院 2015年 1 月7 日
中文题目 基于Matlab 的电力电子技术仿真分析 一、设计目的 （1）加深理解《电力电子技术》课程的基本理论； （2）掌握电力电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力； （3）学习Matlab 仿真软件及各模块参数的确定。 二、设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕： （1）根据设计题目要求的指标，通过查阅有关资料分析其工作原理，设计电路原理图； （2）利用MATLAB 仿真软件绘制主电路结构模型图，设置相应的参数。 （3）用示波器模块观察和记录电源电压、控制信号、负载电压、电流的波形图。 三、设计内容 （1）设计一个降压变换器（Buck Chopper ），其输入电压为200V ，负载为阻感性带反电动势负载，电阻为2欧，电感为5mH ，反电动势为80V 。开关管采用IGBT ，驱动信号频率为1000Hz ，仿真时间设置为0.02s ，观察不同占空比下（25%、50%、75%）的驱动信号、负载电流、负载电压波形，并计算相应的电压、电流平均值。 然后，将负载反电动势改变为160V ，观察电流断续时的工作波形。（最大步长为5e-6，相对容忍率为1e-3，仿真解法器采用ode23tb ） （2）设计一个采用双极性调制的三相桥式逆变电路，主电路直流电源200V ，经由6只MOSFET 组成的桥式逆变电路与三相阻感性负载相连接，负载电阻为1欧，电感为5mH ，三角波频率为1000Hz ，调制度为0.7，试观察输入信号（载波、调制波）、与直流侧假想中点N ‘的三相电压Uun ’、Uvn ’、Uwn ’，输出线电压UV 以及负载侧相电压Uun 的波形。 四、设计方案 实验1：降压变换器 dc-dc 变流电路可以将直流电变成另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路。其中，直接直流变流电路又称为斩波电路，功能是将直流电变为另一直流电。本次实验主要是在Matlab 中设计一个降压斩波电路并仿真在所给条件下的波形和数值与理论计算相对比。降压斩波电路原理图如下所示，该电路使用一个全控型器件V ，这里用IGBT ，也可采用其他器件，例如晶闸管，若采用晶闸管，还需设置使晶闸管关断的辅助电路。为在V 关断时给负载中电感电流提供通道，设置了续流二极管VD 。斩波电路主要用于电子电路的供电电源，也可拖动直流电动机或带蓄电池负载等，后两种情况下负载中均会出现反电动势，图中用m E 表示。若无反电动势，只需令0m E ，以下的分析和表达式中均适用。
教学内容注意点配时提问：试想如果没有电，生活将会怎样？ 导入新课： 电工学是非电专业的技术基础课，通过本课程的学习，使学生具备电 工技术与电子技术的基础知识，为升学以及后续课程打下一定的基础。 1、电工学课程研究的对象————“电” 2、电工学课程的发展 3、电能的优越性 （1）便于转换 （2）便于输送 （3）便于控制 第1章直流电路 电路：电流流通的路径。 直流电路：由直流电源供电的电路。 §1.1电路及主要基本物理量 一、电路的组成及作用 电路就是电流通过的闭合路径，它是由各种电气器件按一定方式用导 线连接组成的总体。电路的结构形式和所能完成的任务是多种多样的，从 日常生活中使用的用电设备到工、农业生产中用到的各种生产机械的电器 控制部分及计算机、各种测试仪表等，从广义说，都是电路。最简单的电 路如图所示的手电筒电路。 1、组成：电路主要由三部分组成。 （1）电源是供应电能的设备。在发电厂内将化学能或机械能等非 电能转换为电能，如电池、蓄电池、发电机等。 （2）负载是使用电能的设备，又称用电器。作用是将电能转换成 其它形式的能量，如电灯、电炉、扬声器、电动机等。 （3）中间环节用于连接电源和负载。起传输和分配电能或对电信 电路三 部分组 成 5 5 10
大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，也称为直流电流，用I 表示。大小和方向随时间变化的电流称为交变电流，简称交流电流，用i 表示。 电流的单位为A （安[培]），还有kA （千安）、mA （毫安）、μA （微安）等。 31kA 10A = 361A 10mA 10A μ== 3、电流的方向 （1）实际方向 习惯上规定正电荷移动的方向或负电荷移动的反方向为电流的实际方向。 （2）参考方向：可以任意选取 在分析电路时，常常要知道电流的方向，但有时电路中电流的实际方向难于判断，此时常可任意选定某一方向作为电流的“参考方向（也称正方向）”。 所选的参考方向不一定与实际方向一致。 当电流的实际方向与其参考方向一致时，则电流为正值；反之，当电流的实际方向与其参考方向相反时，则电流为负值，如图所示。 I I 实际方向实际方向 参考方向参考方向 a a b b a ）0I > b ）0I < 4、电流的表示方法 （1）箭头：→ （2）双下标：ab I 5、电流的测量——用电流表（安培表）来测量。测量时注意： （1）交、直流电流用不同表测量。 （2）电流表应串联在电路中。 参考方向选取 20
电子技术课程设计PWM调制解调器 班级：电信1301 姓名：曹剑钰 学号：3130503028
一、设计任务与要求 1.要求 设计一款PWM（脉冲宽度调制）电路，利用一可调直流电压调制矩形波脉冲宽度（占空比）。 信号频率10kHz； 占空比调制范围10%~90%； 设计一款PWM解调电路，利用50Hz低频正弦信号接入调制电路，调制信号输入解调电路，输入与原始信号等比例正弦波。 2.提高要求： 设计一50Hz正弦波振荡电路进行PWM调制。 3.限制： 不得使用理想运放、二极管、三极管、场效应管； 基本要求的输入电压使用固定恒压源接自行设计的电路实现可调； 同步方波不得利用信号发生器等软件提供设备产生。 二、总体方案设计 1.脉宽调制方案： 方案一：三角波脉宽调制，三角波电路波形可以由积分电路实现，把方波电压作为积分电路的输入电压，经过积分电路之后就形成三角波，再通过电压比较器与可调直流电压进行比较，通过调节直流电源来调制脉宽。 方案二：锯齿波脉宽调制，锯齿波采用定时器NE555接成无稳态多谐振荡器，和方案一相似，利用直流电压源比较大小调节方波脉宽。 方案三：利用PC机接口控制脉宽调制的PWM电路。 比较：方案一结构简单，思路清晰，容易实现，元器件常用 方案二与方案一相似，缺点是调整脉冲宽度不如方案一 方案三元器件先进，思路不如方案一清晰简单，最好先择了方案一 2.正弦波产生方案： 方案一：RC正弦波振荡电路。 RC正弦波振荡电路一般用来产生1Hz--10MHz范围内的低频信号，由RC 串并联网络组成，也称为文氏桥振荡电路，串并联在此作为选频和反馈网络。电路的振荡频率为f=1/2πRC，为了产生振荡，要求电路满足自激震荡条件，振荡器在某一频率振荡的条件为：AF=1.该电路主要用来产生低频信号。
课程设计说明书 设计题目：单相交流调压技术 专业班级： 2009级电气工程及其自动化 姓名：王昊 学号： 0915140068 指导教师：褚晓锐 2011年12月23日 （提交报告时间）
一.课程设计题目：单项交流调压技术的工程应用 二.课程设计日期: 2011年12月19日 三．课程设计目的： “电力电子技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计出具有电压可调功能的直流电源系统，能够较全面地巩固和应用本课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌整流电路设计的基本方法。培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 四．课程设计要求： :按课程设计指导书提供的课题，根据第下表给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容： 1、方案的经济技术论证。 2、主电路设计。 3、通过计算选择整流器件的具体型号。 4、确定变压器变比及容量。 5、确定平波电抗器。 7、触发电路设计或选择。 8、课程设计总结。 9、完成4000字左右说明书，有系统电气原理图，内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。 设计技术参数工作量工作计划 1、单相交流220V电源。 2、交流输出电压U d 在0～220V连续可调。 3、交输出电2000W。1、方案的经济技术论证。 2、主电路设计。 3、通过计算选择整流器件的 具体型号。 第一周： 周一：收集资料。 周二～三：方案论证。 周四：主电路设计。
4、触发电路设计。 5、绘制主电路图。 周五：理论计算。 第二周： 周一：选择器件的具体型号 周二～三：触发电路设计。。 周四～五：总结并撰写说明书。 五．课程设计内容： 设计方案图及论证 将一种交流电能转换为另一种交流电能的过程称为交流-交流变换过程，凡能实现这种变换的电路为交流变换电路。对单相交流电的电压进行调节的电路。用在电热控制、交流电动机速度控制、灯光控制和交流稳压器等场合。与自耦变压器调压方法相比，交流调压电路控制方便，调节速度快，装置的重量轻、体积小，有色金属消耗也少。结构原理简单。该方案是由变压器、触发电路、整流器、以及一些电路构成的，为一台电阻炉提供电源。输入的电压为单相交流220V ，经电路变换后，为连续可调的交流电。 各部分电路作用 220V 交流输入部分作用：为电路提供电源，主要是市电输入。 调压环节的作用：将交流220V 电源经过变压器、整流器等电路转换为连续可调的交 220V 交流输入 调压环节 输出连续可调的交流电 触发电路
电力电子技术课程设计 题目：直流降压斩波电路的设计 专业：电气自动化 班级：14电气 姓名：周方舟 学号： 指导教师：喻丽丽
目录 一设计要求与方案 (4) 二设计原理分析 (4) 2.1总体结构分分析 (4) 2.2直流电源设计 (5) 2．3主电路工作原理 (6) 2.4触发电路设计 (10) 2.5过压过流保护原理与设计 (15) 三仿真分析与调试 (17) 3.1 Matlab仿真图 (17) 3.2仿真结果 (18) 3.3 仿真实验结论 (24) 元器件列表 (24) 设计心得 (25) 参考文献 (25) 致谢 (26) 一．设计要求与方案 供电方案有两种选择。一，线性直流电源。线性电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电源进行稳压。线性电源体积重量大，很难实现小型化、损耗大、效率低、输出与输入之间有公共端，不易实现隔离，只能降压，不能升压。二，升压斩波电路。由脉宽调制芯片TL494为控制器构成BOOST原理的，实现升压型DC-DC变换器，输出电压的可调整与稳压控制的开关源是借助晶体管的开/关实现的。因此选择方案二。 设计要求：设计要求是输出电压Uo=220V可调的DC/DC变换器，这里为升压斩波电路。由于这些电路中都需要直流电源，所以这部分由以前所学模拟电路知识可以由整流器解决。MOSFET的通断用PWM控制，用PWM方式来控制MOSFET的通断需要使用脉宽调制器TL494来产
生PWM控制信号。 设计方案： 1、电源电路 电源电路采用电容滤波的二极管不控整流电路，220V单相交流电经220V/24V变压器，降为24V交流电，再经二极管不控整流电路及滤波电容滤波后，变为平直的直流电，其幅值在22V~36V之间。 2、主电路 2.1主电路选用升压斩波电路，开关管选用电力MOSFET。 2.2Boost电路的负载为110V、25W白炽灯， 2.3boost电路中，占空比不要超过65%，否则电压大于100V。 3、控制电路的选择与确定 3.1 脉冲发生器TL494 3.2 驱动电路IR2110 二．设计原理分析 2．1总体结构分析 电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路，驱动电路，保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。由信息电子电路组成的控制电路按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或者关断。来完成整个系统的功能。因此，一个完整的降压斩波电路也应包括主电路，控制电路，驱动电路和保护电路这些环节。 直流斩波电路由电源、变压器、整流电路、滤波电路、主电路、控制和驱动电路及保护电路组成。如图2—1所示：
题目________________________________ 班级________________________________ 学号________________________________ 姓名________________________________ 指导________________________________ 时间________________________________ 景德镇陶瓷学
电工电子技术课程设计任务书姓名戴玉昆_____ 班级_10热工二班___ 指导老师金光浪
目录 1、总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2、单元电路1（用实际的单元电路名称，下同）. . . . . . . . . . . . . . . . . . .a 3、单元电路2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .b 4、单元电路3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .c 5、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e 6、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .f 7、元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .g 8、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .h 9、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
电子技术课程设计的基本方法和步骤
电子技术课程设计的基本方法和步骤 一、明确电子系统的设计任务 对系统的设计任务进行具体分析, 充分了解系统的性能、指标及要求, 明确系统应完成的任务。 二、总体方案的设计与选择 1、查阅文献, 根据掌握的资料和已有条件, 完成方案原理的构想; 2、提出多种原理方案 3、原理方案的比较、选择与确定 4、将系统任务的分解成若干个单元电路, 并画出整机原理框图, 完成系统的功能设计。 三、单元电路的设计、参数计算与器件选择 1、单元电路设计 每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务, 详细拟订出单元电路的性能指标, 与前后级之间的关系, 分析电路的组成形式。具体设计时, 能够模拟成熟的先进电路, 也能够进行创新和改进, 但都必须保证性能要求。而且, 不但单元电路本身要求设计合理, 各单元电路间也要相互配合, 注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号的关系。 2、参数计算 为保证单元电路达到功能指标要求, 就需要用电子技术知识对参数进行计算, 例如放大电路中各电阻值、放大倍数、振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理, 正确利用计算公式, 计算的参数才能满足设计要求。 参数计算时, 同一个电路可能有几组数据, 注意选择一组能完成
电路设计功能、在实践中能真正可行的参数。 计算电路参数时应注意下列问题: （1）元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求。 （2）元器件的极限必须留有足够的裕量, 一般应大于额定值的 1.5倍。 （3）电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 3、器件选择 ( 1) 阻容元件的选择 电阻和电容种类很多, 正确选择电阻和电容是很重要的。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同, 有些电路对电容的漏电要求很严, 还有些电路对电阻、电容的性能和容量要求很高, 例如滤波电路中常见大容量( 100~3000uF) 铝电解电容, 为滤掉高频一般还需并联小容量( 0.01~0.1uF) 瓷片电容。设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件, 并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。 ( 2) 分立元件的选择 分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电二极管、晶闸管等。根据其用途分别进行选择。选择的器件类型不同, 注意事项也不同。 ( 3) 集成电路的选择 由于集成电路能够实现很多单元电路甚至整机电路的功能, 因此选用集成电路设计单元电路和总体电路既方便又灵活, 它不但使系统体积缩小, 而且性能可靠, 便于调试及运用, 在设计电路时颇受欢迎。选用的集成电路不但要在功能和特性上实现设计方案, 而且要满足功耗、电压、速度、价格等方面要求。 4、注意单元电路之间的级联设计, 单元电路之间电气性能的 相互匹配问题, 信号的耦合方式
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：电力电子技术 设计题目：可逆直流PWM驱动电源的设计 院系：电气工程系 班级：0706111 设计者：王勃 学号：1070610602 指导教师：李久胜 设计时间：2010年11月 哈尔滨工业大学教务处
哈尔滨工业大学课程设计任务书
H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源的设计 技术指标：被控直流永磁电动机参数：额定电压20V，额定电流1A，额定转 速2000rpm。驱动系统的调速范围：大于1：100。驱动系统应具有软启动功能，软启动时间约为2s。详细设计要求见附录2. 1.整体方案设计 本文设计的H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源由四部分组成：主电路，H 型单极模式同频可逆PWM控制电路，IPM接口电路及稳压电源。同时具有软启动功能，软启动时间为2s左右。控制原理如图1所示： 功率转换电路 图1 直流PWM驱动电源的控制原理框图 脉宽调制电路以SG3525为核心，产生频率为5KHz的方波控制信号，占空比可调。经用门电路实现的脉冲分配电路，转换成两列对称互补的驱动信号，同时具有5us的死区时间，该信号驱动Ｈ型功率转换电路中的开关器件，控制直流永磁电动机。稳压电源采用LM2575-ADJ系列开关稳压集成电路，通过调整电位器，使其稳定输出15V直流电源。 2.主电路设计 2.1主电路设计要求 直流PWM驱动电源的主电路图如图2所示。此部分电路的设计包括整流电路和H桥可逆斩波电路。二极管整流桥把输入的交流电变为直流电。四只功率器件构成H 桥，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到不同的直流电压。 主电路部分的设计要求如下： 1）整流部分采用4 个二极管集成在一起的整流桥模块。 2）斩波部分H 桥不采用分立元件，而是选用IPM（智能功率模块）PS21564来实现。该模块的主电路为三相逆变桥，在本设计中只采用其中U、V 两相即可。
题目＿___＿_____＿_＿______＿____＿_＿__＿_＿ 班级_________＿_＿_____＿_＿_＿＿_____＿__＿ 学号＿_______＿＿＿___＿＿__＿____＿__＿____＿ 姓名＿___＿__＿＿_＿_＿_＿___＿__＿＿＿＿___＿___ 指导_＿_____＿______＿＿____＿＿___＿__＿___ 时间＿______＿__＿_____＿___＿_＿__＿_＿___＿ ? 景德镇陶瓷学
?电工电子技术课程设计任务书 姓名戴玉昆＿___＿班级＿10热工二班___指导老师金光浪
目录 1、总体方案与原理说明. . ．.. .．．. . . . . . . . . .. . . ．. . . .. . . . . . .1 2、单元电路1（用实际的单元电路名称,下 同)．.．......．....．....a 3、单元电路 ２．. ．. . ．. ．．. .. ．.．．. . ．.. . .. ．. . ．.. .．.．.．..．. b 4、单元电路 ３．.. . .. . . . ．．. ．... ．. ... ..．. . . . . .. . .. ．..... c 5、总体电路原理相关说 明．．．．．. ．．..．．. . ．.. ．.. . . . . .. .. . . ．．.．e 6、总体电路原理 图. . . . . . . ．．. ．．. . . .. .. ．．．. . ．. . . . . . ．... . ．.f
7、元件清 单;.．．. ．．. . ．．.．. ．. ．. .. . .... . . . .．...．...．.....ｇ8、参考文 献. . . .. ．. ... . . ．．. . ．.. ．. ．. . . . . . . ... . .. ．....h 9、设计心得体 会. .．．．．. . .. . ．．．．．. . . . ．. . . . ．. ．. . . . . . ．.. ．i 1、?总体方案与原理说明 它主要由９部分组成：整流、稳压二极管；话筒；光敏电阻，可控硅开关等。能够通过调节电阻和电容的大小来改变灯亮的时间长短，如果时间过长就应该减小电阻或电容的值,反之则增大。光敏电阻和话筒的高度也会使灯的时间受到影响。声光控节电开关，在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭状态，灯不亮;夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态,当有人经过该开关附近时，脚步声、咳嗽声、说话声、拍手声、车的喇叭声等等都能开启节能开关。灯亮后大概一分钟左右节能灯自动关闭。这样的开关一般用在公共场合较多,比如走廊、厕所等地方。该装置既能节约能源又能延长灯泡的寿命，一举两得。给人们的生活带来很多好处，所以一直被民众广泛使用。 因为这个装置是声光控延时开关就是用声音来控制开关的开启，若干分钟后延时开关“自动关闭＂。所以,整个电路的功能就是将声音信号处理后,变为电子开关的开动作。明确了电路的信号流程方向后，即可依据主要元器件将电路划分为若干个单元，由此可画出电路的方框图：
电力电子课程设计报告题目三相桥式全控整流电路设计 学院：电子与电气工程学院 年级专业：201５级电气工程及其自动化 姓名： 学号: 指导教师：高婷婷,林建华 成绩:
摘要 整流电路尤其是三相桥式可控整流电路是电力电子技术中最为重要同时也是应用得最为广泛的电路，不仅用于一般工业，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统,能源系统及其他领域,因此对三相桥式可控整流电路的相关参数和不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有很强的现实意义,这不仅是电力电子电路理论学习的重要一环,而且对工程实践的实际应用具有预测和指导作用，因此调试三相桥式可控整流电路的相关参数并对不同性质负载的工作情况进行对比分析与研究具有一定的现实意义。 关键词：电力电子,三相，整流
目录 1 设计的目的和意义………………………………………１ 2 设计任务与要求 (1) 3 设计方案 (1) ?３.1三相全控整流电路设计 (1) 3.1.１三相全控整流电路图原理分析 (2) ?3.１.2整流变压器的设计 (2) ?3．1.3晶闸管的选择 (3) 3.2 保护电路的设计 (4) 3．2.1变压器二次侧过压保护 (4) ?3．2.2 晶闸管的过压保护………………………………………………４ 3.2．3 晶闸管的过流保护………………………………………………５ 3.3 触发电路的选择设计 (5) 4 实验调试与分析 (6) 4.１三相桥式全控整流电路的仿真模型 (6)
4.2仿真结果及其分析……………………………………………７ 5 设计总结 (8) 6 参考文献 (9)
1 设计的目的和意义 本课程设计属于《电力电子技术》课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握《电力电子技术》,更进一步的掌握和了解他三相桥式全控整流电路。通过设计基本技能的训练,培养学生具备一定的工程实践能力。通过反复调试、训练、便于学生掌握规范系统的电子电力方面的知识，同时也提高了学生的动手能力。 2 设计任务与要求 三相桥式全控整流电路要求输入交流电压2150,10,0.5U V R L H ==Ω=为阻 感性负载。 １.写出三相桥式全控整流电路阻感性负载的移相范围,并计算出直流电压的变化范围 2.计算α=60°时，负载两端电压和电流，晶闸管平均电流和有效电流。 3.画出α=60°时，负载两端 d U 和晶闸管两端 1 VT U 波形。 4.分析纯电阻负载和大电感负载以及加续流二极管电路的区别。 5.晶闸管的型号选择。 ３ 设计方案 ３.１三相全控整流电路设计
《电子电工技术基础》课程设计 题目智能抢答器的设计 学院信息工程学院 专业计算机应用技术 班级Z1501 姓名李昕鸿 指导教师张世庆 辽东学院 Eastern Liaoning University
摘要 ------------------------------------------------------------------ 1 1智能抢答器的设计 -------------------------------------------------------------------------------------------- 4 1.1抢答器的功能要求 ------------------------------------------------------------------------------------ 4 1.2方案的提出和比较 ------------------------------------------------------------------------------------ 5 1.3整体设计思路 ------------------------------------------------------------------------------------------ 6 1.4单元电路的设计 --------------------------------------------------------------------------------------- 7 1.4.1抢答电路设计---------------------------------------------------------------------------------- 7 1.4.2定时电路设计--------------------------------------------------------------------------------- 12 1.5抢答器整体电路 -------------------------------------------------------------------------------------- 15 1.6抢答器的使用原理。 -------------------------------------------------------------------------------- 15 2电路仿真-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 2.1Protues软件 -------------------------------------------------------------------------------------------- 16 2.2电路仿真 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 17 2.3整体电路仿真 ----------------------------------------------------------------------------------------- 18 2.4仿真中出现的问题 ----------------------------------------------------------------------------------- 18 3总结-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19附录元器件清单 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 20参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 21
电子技术 课程设计 成绩评定表 设计课题：串联型连续可调直流稳压正电源电路学院名称： 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计地点：31-225 设计时间：2014-7-7～2014-7-14
电子技术 课程设计 课程设计名称：串联型连续可调直流稳压正电源电路专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 课程设计地点：31-225 课程设计时间：2014-7-7～2014-7-14
电子技术课程设计任务书
目录 前言 (5) 1串联型连续可调直流稳压正电源 (5)
1.1 设计方案 (5) 1.2 设计所需要元件 (7) 2 设计原理 (8) 2.1 电源变压部分 (9) 2.2 桥式整流电路部分 (10) 2.3 电容滤波电路部分 (11) 2.4 直流稳压电路部分 (12) 2.5 原理及计算 (14) 3 电路仿真 (15) 4 电路连接测试 (16) 4.1使用仪器 (16) 4.2.测试结果 (16) 5 设计体会 (17) 参考文献 (19) 串联型连续可调直流稳压正电源电路 引言 随着社会的发展，科学技术的不断进步，对电子产品的性能要求也更高。我们做为21世纪的一名学电子的大学生，不仅要将理论知识学
会，更应该将其应用与我们的日常生活中去，使理论与实践很好的结合起来。电子课程设计是电子技术学习中的一个非常重要的实践环节，能够真正体现我们是否完全吸收了所学的知识。 目前，各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已经比较成熟。然而，基于成本的考虑，对于电源性能要求不是很高的场合，可采用带有过流保护的集成稳压电路，同样能满足产品的要求。 本次设计的题目为设计一串联型可调直流稳压正电源：先是经过家用交流电源流过变压器得到一个大约十五伏的电压U1，然后U1经过一个桥堆进行整流在桥堆的输出端加两个电容C1、C2进行滤波，滤波后再通过LM7812（具体参数参照手册）输出一个固定的12V电压，这样就可以在一路输出固定的电压。在LM7812的输出端加一个电阻R3，调整端加一个固定电阻R1和一电位器R2，这样输出的电压就可以在5~12V范围内可调。 经过自己对试验原理的全面贯彻，以及相关技术的掌握，和反复的调试，经过自己的不断的努力，老师的耐心的指导，终于把这个串联型输出直流稳压输出正电源电路设计出来了。 1串联型连续可调直流稳压正电源 1.1 设计方案 本电路由四部分组成：变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路。 （1）变压电路：本电路使用的降压电路是单相交流变压器，选用电压和功率依照后级电路的设计需求而定。 （2）整流电路：整流电路的主要作用是把经过变压器降压后的交流电通过整流变成单个方向的直流电。但是这种直流电的幅值变化很大。它主要是通过二极管的截止和导通来实现的。常见的整流电路主要有半波整流电路、桥式整流电路等。我们选取桥式整流电路实现设计中的整流功能。 （3）半波整流：
电力电子技术课程设计 报告书 专业班级：16电气2班 姓名：王浩淞 学号：2016330301054 指导教师：雷美珍
目录 1、webench电路设计 1.1设计任务要求 输入电压为（8V-10V），输出电压为5V，负载电流为1A 1.2设计方案分析 图1.3.1主电路原理图 图1.3.2元器件参数 图1.3.3额定负载时工作值
图1.3.4输出电流和系统效率间的关系 如图1.3.4所示，在输出电流相同的情况下，输入电压越小，系统的稳态效率越高，因此提高效率的最直接方式就是降低系统的输入电压，其次在输入电压相同的情况下，我们可以调节输出电压的大小，使系统效率达到最大，例如当输入电压为9.0V时，根据图像输出电流为0.40A的时候效率最高。第二种方法是改变元器件的参数，通过使用DCR(直流电阻)小的电感元件来实现输出纹波电压降低。 1.3主芯片介绍 TPS561201和TPS561208采用SOT-23封装，是一款简单易用的1A同步降压转换器。这些器件经过优化，可以在最少的外部元件数量下工作，并且还经过优化以实现低待机电流。这些开关模式电源（SMPS）器件采用D-CAP2模式控制，可提供快速瞬态响应，并支持低等效串联电阻（ESR）输出电容，如特种聚合物和超低ESR陶瓷电容，无需外部补偿元件。TPS561201以脉冲跳跃模式工作，在轻负载操作期间保持高效率。TPS561201和TPS561208采用6引脚1.6×2.9（mm）SOT（DDC）封装，工作在-40°C至125°C的结温范围内。 1.4电气仿真结果分析
图1.4.1启动仿真图1.4.2稳态仿真 图1.4.3暂态仿真图1.4.4 负载暂态仿真 二、基于电力系统工具箱的电力电子电路仿真 2.1 设计要求和方案分析 本课程设计主要应用了MATLAB软件及其组件之一Simulink，进行系统的设计与仿真系统主要包括：Boost升压斩波主电路部分、PWM控制部分和负载。Boost升压斩波主电路部分拖动带反电动势的电阻，模拟显示中的一般负载，若实际负载中没有反电动势，只需令其为零即可。负载为主电路部分提供脉冲信号，控制全控器件IGBT的导通和关断，实现整个系统的运行。在Simulink中完成各个功能模块的绘制后，即可进行仿真和调试，用Simulink 提供的示波器观察波形，进行相应的电压和电流等的计算，最后进行总结，完成整个Boost 变换器的研究与设计。 2.2 simulink仿真模型分析 电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。电路设计好后主电路中的电感电容值已确定，此时只要调节触发波形的占空比即可调节Boost Chopper输出电压。占空比越大，Boost Chopper的输出电压值
题目___触摸式延迟照明灯_____________ 班级____09计科一班__________________ 学号____200910510123_________________ 姓名____高会仁_______________________ 指导____万军_________________________ 时间_2011/12/12---2011/12/16_________ 景德镇陶瓷学院
电工电子技术课程设计任务书姓名高会仁班级09计科一班指导老师万军 设计课题：触摸式延迟照明灯 设计任务与要求查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路，要求电子元件超过30~50个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务： 1、分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述； 2、对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、 元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等； 3、用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、 学号、姓名等信息； 4、对整体电路原理进行完整功能描述； 5、列出标准的元件清单； 设计步骤1、查阅相关资料，开始撰写设计说明书； 2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明； 3、依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与 其他部分电路的关系等等说明； 4、列出标准的元件清单； 5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明； 6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。 参考文献[1] 华成英,童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.5. [2] 张庆双.实用电路设计[J].北京:机械工业出版社,2003. [3] 康华光.电子技术基础（模拟部分）[M], 北京:高等教育出版社,1999. [4] 彭介华.电子技术课程设计指导[J].北京:高等教育出版社,1997. [5] 陈东. OrCAD电路设计[M].北京:国防工业出版社,2004. [6] 孟庆涛,郑凤翼.图解电子控制电路[M].北京:人民邮电出版社,2006.
摘要 本次课程设计彩灯控制器是对模拟电子技术、数字电子技术的实践性的应用。该彩灯设计主要由几个器件构成，分别是移位寄存器、计数脉冲、分频器、数据选择器等器件。通过着几个主要器件来实现对彩灯的设计和控制。彩灯的设计主要有三部分组成。即时钟脉冲产生电路模块、彩灯开关控制模块以及花样输出电路模块。其中时钟脉冲由555定时器构成的多谐振荡器产生。彩灯开关电路设计模块应用数据选择器74LS163。花样输出由移位寄存器74LS194和发光二极管组成。为了验证设计的准确性，我们在Proteus环境下进行仿真和调试。通过验证进一步确定其设计的可行性。 关键词：彩灯；时钟脉冲产生电路模块；彩灯开关控制；花样输出电路
目录 摘要.............................................................................................................I 1 前言 (1) 1.1 序言 (1) 1.2目前彩灯的应用情 (1) 1.3主要工作概述 (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1方案比较 (3) 2.2方案论证 (4) 2.3方案选择 (4) 3 单元电路设计 (5) 3.1时钟信号发生器 (5) 3.2 序列信号发生 (7) 3.3 移位输出显示电路 (11) 4 调试与试验 (14) 4.1 Proteus软件介绍 (14) 5 proteus仿真图 (15) 6致谢和心得体会 (16) 参考文献 (17)
1前言 1.1 序言 集成电路的迅速发展，使得数字逻辑电路的设计发生了根本性的变化。在设计中更多的使用规模集成电路，不仅可以减少电路组件的数目，使电路简洁，而且能提高电路的可靠性，降低成本。因此，用集成电路来实现更多更复杂的器件功能则成为必然。随着社会市场经济的不断繁荣和发展，各种装饰彩灯、广告彩灯越来越多地出现在城市中。在大型晚会的现场,彩灯更是成为不可缺少的一道景观，小型的彩灯多采用霓虹灯电路。在彩灯的应用中，装饰灯、广告灯、布景灯的变化多种多样，也可以做成各种各样和多种色彩的灯管或是以日光灯、白炽灯作为光源，另配大型广告语、宣传画来达到效果。这些灯的控制设备多为数字电路。而在现代生活中，大型楼宇的轮廓装饰或大型晚会的灯光布景，由于其变化多、功率大，常采用长明灯、流水灯及变幻灯。长明灯的特点是只要灯投入工作，负载即长期接通，一般在彩灯中用以照明或衬托底色，没有频繁的动态切换过程，因此可用开关直接控制，不需经过复杂的编程。流水灯则包括字形变化、色彩变化、位置变化等，其主要特点是在整个工作过程中周期性地花样变化。本文所要设计的彩灯是用八个发光二极管代替的，能通过外部开关的操作，来实现彩灯亮点的左移、右移、全亮、全灭的效果。因此其会在越来越多的场合中使用，这使本设计具有很大的现实意义。这种控制电路可靠性，灵活性高，使用范围广，特别适合中小城市的交通灯、霓虹灯等的应用。而且，它对其他类似系统的开发具有一定的借鉴意义。 1.2目前彩灯的应用情况 LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用，用彩灯来装饰街道和城市建筑物已经成为一种时尚。彩灯广泛应用于流水灯、跑马灯、鸳鸯戏水灯、流水灯、控制功能，并给出了具体的硬件电路和相应的程序。此课题设计具有很大现实意义，LED彩灯广泛应用于商业街广告灯，也可作为歌厅、酒吧照明等。 1.3主要工作概述 本文所要设计的八路彩灯的功能要求是通过手动开关操作，实现彩灯的两亮两灭